Implantes médicos dentro do corpo são recarregador por ultrassom

Esquema do receptor ultrassônico que demonstra como ele pode ser dobrado e deformado durante o processo de carregamento sem fio da bateria de um dispositivo médico inserido no corpo.
[Imagem: KIST]

Recarregamento ultrassônico

Apesar de já existirem várias versões de tecnologias de recarregamento de baterias à distância, sem fios, nenhuma ainda se mostrou capaz de suprir todas as exigências dos implantes médicos, e menos ainda das aplicações subaquáticas.

Os métodos convencionais de carregamento sem fio, como indução eletromagnética e carregamento por radiofrequência, utilizados em celulares e fones de ouvido, apresentam curtas distâncias de transmissão, são muito sensíveis à interferência eletromagnética e, pior de tudo, são muito ineficientes na transferência de energia através de meios úmidos, como os tecidos biológicos.

Por isso, Iman Imani e colegas do Instituto de Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul (KIST) se voltaram para o ultrassom como uma nova alternativa para a transferência de energia sem fio. O ultrassom tem a vantagem de ser menos agressivo ao ser humano e menos absorvido pelos tecidos, permitindo uma transferência de energia mais confiável em dispositivos implantáveis e aderentes à pele.

O protótipo superou várias das limitações dos métodos de transmissão de energia sem fio existentes, ao mesmo tempo em que conta com uma biocompatibilidade aprimorada. Além disso, o receptor ultrassônico é flexível, mantendo seu desempenho mesmo quando dobrado para se amoldar ao corpo humano.

Em particular, os pesquisadores melhoraram drasticamente a eficiência da conversão de energia, em comparação com receptores ultrassônicos desenvolvidos anteriormente, graças ao uso de materiais piezoelétricos de alta eficiência e um projeto estrutural inédito, que se adapta perfeitamente às curvas do corpo humano, ao mesmo tempo em que alcança uma conversão de energia estável.

Os materiais usados e a estrutura do dispositivo garantiram uma eficiência inédita.
[Imagem: Iman M. Imani et al. - 10.1002/adma.202419264]

Transmissão de energia sem fio por ultrassom

O protótipo construído pela equipe transmite 20 mW de potência a uma distância de 3 cm debaixo d'água, e 7 mW a uma profundidade de 3 cm da pele. Essa potência é suficiente para alimentar continuamente dispositivos vestíveis de baixa potência ou dispositivos médicos implantáveis.

O rendimento é tão bom que a equipe já fala na comercialização da sua tecnologia de recarregamento sem fios ultrassônica. Para começar, o foco está nos dispositivos médicos, como marcapassos, neuroestimuladores e sensores vestíveis. Mas a tecnologia também poderá ser aplicada a drones subaquáticos e sensores marinhos, que requerem fornecimento de energia de longo prazo.

"Por meio desta pesquisa, demonstramos que a tecnologia de transmissão de energia sem fio por ultrassom pode ser aplicada na prática," disse o professor Sunghoon Hur. "Planejamos conduzir mais pesquisas para miniaturização e comercialização para acelerar a aplicação prática desta tecnologia."

Fonte: Recarregamento por ultrassom alimenta implantes médicos dentro do corpo